恒电位对TiAlN涂层在海水环境中磨蚀性能的影响

目的研究不同恒电位对TiAlN涂层在海水环境中磨蚀性能的影响,分析其腐蚀磨损行为。方法用PVD多弧离子镀技术在316不锈钢上沉积TiAlN涂层。通过XRD测试、硬度测试、结合力测试、电化学工作站测试、不同恒电位下磨蚀测试及磨痕截面轮廓测试,分别评价TiAlN涂层的相结构、表面硬度、结合力、电化学性能、摩擦系数和磨损率,通过扫描电子显微镜观察涂层磨痕形貌并分析其磨蚀损伤机理。结果 TiAlN涂层在海水环境下的抗腐蚀性优于基体316不锈钢。在阴极电位下,恒电位增加使涂层的摩擦系数逐渐降低。阳极电位为0.5 V时,摩擦形成的TiO_2基含水化合物颗粒可作为润滑剂,使涂层的摩擦系数迅速降低至0.45。TiAlN涂层在干摩擦条件下的磨损率为5.5678×10-5 mm3/(N·m),在阴极保护电位为-1 V下的磨损率为2.2909×10-6 mm3/(N·m),在开路电位(OCP)下的磨损率为7.4881×10-5 mm3/(N·m)。结论随着加载电位(SCE)的升高,涂层的腐蚀效应愈发明显。涂层在阴极电位下的磨蚀机理主要为塑性变形,在阳极电位下的磨蚀机理主要为疲劳点蚀。     

TiN及TiSiN涂层在海水环境下的摩擦学行为研究

目的对比研究海水环境下Ti N及Ti Si N涂层与Al2O3对磨的摩擦磨损行为。方法采用多弧离子镀技术在316L不锈钢及单晶硅片上制备Ti N及Ti Si N涂层。利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及X射线光电子能谱仪(XPS)分析了涂层的截面形貌及化学组织成分。选择纳米压痕仪测量了Ti N及Ti Si N涂层的硬度及弹性模量,使用UMT-3往复式摩擦试验机研究了人工模拟海水环境下Al2O3与Ti N及Ti Si N涂层对磨后的摩擦磨损行为,并采用扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)及表面轮廓仪来深入分析了磨痕的摩擦磨损情况。结果研究表明,Ti N涂层的硬度为32.5 GPa,当Si元素掺入涂层以后,Ti Si N涂层的硬度提高到了37 GPa。同时,较之于Ti N涂层,Ti Si N涂层的腐蚀电流密度下降了一个数量级。在摩擦实验中,Ti N涂层的摩擦系数和磨损率分别为0.35和5.21×10-6 mm3/(N·m),而Ti Si N涂层的摩擦系数和磨损率均有明显下降,分别为0.24和1.96×10-6 mm3/(N·m)。结论 Si元素掺杂后能显著提高Ti N涂层在海水环境下的摩擦学性能,主要归因于结构的致密,硬度、韧性、抗腐蚀性的提高及润滑相的形成。     

高温下TiN涂层的摩擦与磨损行为

采用阴极离子镀方法在YT14硬质合金刀具表面制备了Ti N涂层,用高温摩擦磨损试验机考察Ti N涂层在500℃高温下摩擦-磨损行为。通过扫描电镜观察涂层表面-界面形貌和高温磨损后表面形貌,用XRD分析了Ti N涂层物相变化,并用EDS能谱仪对结合界面进行线扫描分析和磨痕进行面扫描分析,同时用工具显微镜观察了表面犁沟形貌,对Ti N涂层500℃下磨损机理进行探讨。结果表明,Ti N涂层在500℃磨损后发生高温氧化,Ti N涂层表面磨痕处主要以Ti O2为主,这些氧化层起到了润滑减摩的作用,适合于高速切削与干式切削;在5 N载荷作用下,Ti N涂层的摩擦系数平均值为0.7116;在高温下Ti N涂层表现为氧化磨损,同时伴随着一定的磨粒磨损和黏着磨损。     

外加电位对Monel400合金海水环境腐蚀磨损性能的影响

目的研究不同恒电位对Monel400合金海水环境腐蚀磨损性能的影响。方法将试样加工成圆柱试样,通过设计的特殊夹具夹紧试样,利用摩擦试验机和电化学工作站做不同恒电位下的磨蚀实验,通过开路电位极化曲线的变化评价合金的电化学性能,通过磨损量的变化评价合金的摩擦性能。通过扫描电镜揭示磨损机理,探讨交互作用机制。结果摩擦过程中的开路电位比静态腐蚀时的低。随着外加电位的增加,腐蚀电流密度增加,摩擦系数降低,总的体积损失量增加。腐蚀磨损存在明显的交互作用。结论摩擦能够破坏合金表面的钝化膜,导致具有更高电化学活性的新表面暴露于溶液中,因此促进了表面腐蚀。而腐蚀产生的腐蚀产物层比较粗糙和疏松,其剪切强度比基底合金低得多,因此当氧化铝块摩擦过合金表面时,很容易去除腐蚀产物层,进而促进了材料损失。腐蚀磨损条件下材料的损失量明显比纯磨损条件下的高。     

人工海水溶液中系泊链钢的腐蚀磨损行为

目的 以CM490钢为研究对象,定量探究海洋环境下系泊链钢摩擦磨损和电化学腐蚀之间的耦合作用。方法 利用科斯特CS2350电化学工作站和Rtec摩擦磨损试验机开展CM490系泊链钢在人工海水环境下的腐蚀摩擦磨损实验。通过分析极化曲线、开路电位、摩擦因数、表面形貌及元素分布,定量分析电化学腐蚀体积损失量和摩擦磨损体积损失量,揭示腐蚀、摩擦磨损之间的交互作用机理。结果 CM490钢材料总体积损失速率随载荷增加而提高,在20、50、80N下分别为4.2×10^-2、6.5×10^-2、7.9×10^-2mm³/h;开路电位峰值随着载荷增加而增高,80 N下峰值最大,增幅约为0.095 V,表明腐蚀磨损产物与基体间存在电位差,形成电偶腐蚀以致加深材料的腐蚀程度;磨痕区域腐蚀磨损损失为材料失重主体,其损失量约占总损失量的95.80%～96.82%;腐蚀和磨损的交互作用显著促进材料损失,占磨痕区总失重量的47.14%～49.37%;腐蚀对摩擦磨损损失的促进量占腐蚀磨损交互作用量的98.32%～98.65%,表明交互作...     

金属在海水中的腐蚀电位研究

获得了３８种金属在天然海水中浸泡１８０ｄ的腐蚀电位数据，列出了它们在海水中的腐蚀电位序，讨论了金属材料在海水中的腐蚀电位特性，分析了它们在海水中的腐蚀电位与耐蚀性的关系。结果表明，钝化能力强的金属，其腐蚀电位随浸泡时间变化较大，电位稳定时间较长，非钝化金属和钝化能力弱的金属则相反，对铝合金来说，初始电位，稳定电位较负，其耐蚀性较好，反之则较差。对不锈钢来说，稳定电位较正，其耐蚀性较好，反之则较差。     

304不锈钢在人工海水环境中的腐蚀磨损行为研究

目的阐述304不锈钢在人工海水环境中的腐蚀磨损行为及其力-电化学耦合作用下的损伤机理,为海水服役环境中海洋装备的开发和利用提供理论支持。方法利用腐蚀磨损试验仪研究了304不锈钢在人工海水环境中的摩擦学性能和电化学性能及其交互作用下的腐蚀磨损行为,并利用扫描电镜、X射线衍射仪、激光共聚焦显微镜等仪器对磨痕表面进行表征与分析。结果在载荷作用下,304不锈钢的腐蚀电位从静态腐蚀的-0.310V变为-0.368V,腐蚀电流密度也增加了约1个数量级。阳极恒电位下,304不锈钢和Al_2O_3陶瓷球摩擦副的摩擦系数比阴极保护下的小。载荷为5N时,304不锈钢的腐蚀磨损率为0.195mm~3/d,其中,腐蚀加速磨损速率占68.7%;载荷为15N时,总磨损速率明显增加,其中,纯磨损率所占比例最大,为60.1%,此时腐蚀加速磨损速率占比为39.1%。结论 304不锈钢的腐蚀磨损行为是"机械去钝化-化学再钝化"的动态过程。腐蚀和磨损过程存在明显的交互作用。在磨损过程中,304不锈钢表面发生马氏体相变,通过电偶腐蚀进一步加强腐蚀作用;同时,腐蚀过程的反应产物使304不锈钢的耐磨性能下降。随着载荷的增加,对总腐蚀磨损速率贡献最大的由腐蚀加速磨损速率逐渐变为纯磨损率,载荷对304不锈钢的机械磨损影响更大。     

不锈钢在海水中的耐蚀性与腐蚀电位的关系

研究了７种不锈钢在４个试验站的海水中浸泡１８０天的腐蚀电位特征,其中５种不锈钢还进行了长达４年的暴露试验。钝化能力强的不锈钢的海水腐蚀电位阴浸泡时间向正变化,其腐蚀电位趋于稳定的时间较长,稳态腐蚀电位的波动较大,钝化能力较弱的不锈钢则相反不同钢种的不锈钢在海水中的稳态腐蚀可以相差很双,在青岛、舟山和榆林,２Ｃｒ１３和ＨＲＳ－３间的稳态电位相差０．８Ｖ以上。不锈钢在海水中的稳态腐蚀电位较正,其耐蚀性     

钛合金在海水中的微动磨损特性

采用SRV磨损实验机对TC11钛合金在海水环境下的微动磨损特性进行了研究，分析了载荷大小、振幅以及润滑介质等对摩擦系数和磨损量的影响。结果表明，钛合金的摩擦系数随着振幅的增加而越来越稳定，磨损量则随着载荷或振幅的增加而增加：当振幅较小时，微动磨损机制主要为疲劳脱层伴随着磨粒磨损；当振幅较大时，磨损机制则为磨粒磨损：与水介质相比，海水中的摩擦系数明显降低，最低可降到50％，但在海水中的磨损量却总是小于在水中的磨损量，腐蚀磨损呈“负交互”规律。     

硼掺杂DLC薄膜在海水环境中的腐蚀磨损性能

目的 研究硼（B）掺杂对类金刚石（DLC）薄膜在人工海水介质中耐腐蚀性能和摩擦磨损性能的影响。方法 利用非平衡磁控溅射的方法,通过控制碳化硼靶材和石墨靶材电流,在304不锈钢基底表面沉积了一种无掺杂DLC薄膜和两种不同B含量的DLC薄膜（B的原子数分数分别为7.23%、13.27%）。采用扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、纳米压痕仪、划痕仪、摩擦实验机对薄膜的化学成分、显微结构、纳米硬度、结合力及摩擦性能进行研究。通过测试薄膜在人工海水介质中的静态极化曲线和交流阻抗谱以及监测薄膜在摩擦前后和摩擦过程中的开路电位变化,来研究薄膜在人工海水中的摩擦学和耐腐蚀性能。结果 与未掺杂的DLC薄膜相比,掺杂B原子数分数为7.23%的DLC薄膜的硬度和弹性模量变化不明显,但ID/IG增大,与基底的结合力增大到36 N（无掺杂DLC薄膜为20 N）,自腐蚀电位升高,自腐蚀电流密度减小,极化电阻增大,并且在人工海水介质中的摩擦系数降低了10.7%,磨损量降低了37.0%,开路电位大幅升高。掺杂B原子数分数为13.27%的DLC薄膜的摩擦学及耐蚀性能则大幅度下降。结论 在DLC薄膜中掺杂适量的B有助于提高DLC薄膜在人工海水介质中的耐腐蚀性能和磨蚀性能。     

TiN、TiCN和CrN涂层在海水环境下的摩擦学性能

为提高海洋机械系统关键摩擦零部件的摩擦学性能,分别用多弧离子镀制备的TiN、TiCN和CrN涂层进行其表面防护。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X-射线衍射仪(XRD)表征涂层的结构,用纳米压痕和划痕仪测试其硬度和结合力,并用UMT-3往复式摩擦磨损试验机测试涂层的摩擦磨损性能。结果表明,在海水环境中CrN涂层具有最低的摩擦因数。TiN和TiCN涂层已被磨穿,而CrN涂层在海水中最大磨痕深度为1.5μm左右,表明CrN在海水环境中具有良好的耐磨性。CrN涂层在海水中涂层的磨损率小于在蒸馏水中,说明海水的腐蚀作用在磨损过程中不明显,而海水环境良好的润滑性能起了主导作用,导致磨损率较低,这表明CrN涂层在海水环境中主要的磨损机理为机械磨损。     

氮化钛 / 氧化钛复相陶瓷涂层的干滑动摩擦磨损性能

目的研究等离子喷涂Ti N/Ti O复相陶瓷涂层的微观组织结构、显微硬度及干滑动摩擦磨损行为和机理。方法采用等离子喷涂技术,在45#钢表面制备Ti N/Ti O复相陶瓷涂层。分析涂层的相组成,测试涂层的硬度。通过磨损试验研究Ti N/Ti O复相陶瓷涂层的磨损行为,并观察涂层的磨损形貌,测试磨损表面的成分组成,探讨Ti N/Ti O复相陶瓷涂层的磨损机理。结果 Ti N/Ti O复相陶瓷涂层均匀致密,平均厚度为350μm,具有明显的层状结构,孔隙率为4.3%,显微硬度为1444HV0.1。在载荷30~50 N、转速370~1102 r/min的范围内,Ti N/Ti O复相涂层与GCr15对磨的摩擦系数为0.0963~0.2778,磨损量为1.32~6.8 mg。随着载荷的增加,摩擦系数下降;随着载荷和转速的增加,磨损量增加。结论等离子喷涂制备的Ti N/Ti O复相涂层组织致密,显微硬度高,在低速低载荷时表现出较好的耐磨性,但随着载荷和转速的增加,耐磨性降低。涂层的磨损机制主要为磨粒磨损和粘着磨损。     

不锈钢与GFER及CFRPEEK在海水润滑下的摩擦磨损特性

为了寻找适合于低速大扭矩海水液压马达的各摩擦副之间的配对材料,分别以不锈钢(316L和9Cr18Mo)与玻纤环氧复合材料(GFER)及碳纤维增强聚醚醚酮(CFRPEEK)为摩擦副,利用MMU-5G屏显式高温材料端面摩擦磨损试验机对摩擦副在海水中接触表面的温度、摩擦因数和摩擦磨损状况进行了测试,并通过激光共聚焦显微镜对接触表面的磨损形貌进行分析。结果表明:不锈钢/GFER的摩擦因数随着时间的变化在0.3~0.4间波动且幅度较大,而不锈钢/CFRPEEK的摩擦因数随着时间的增加稳定在0.1左右;不锈钢/GFER所引起海水温升的幅度也远远高于不锈钢/CFRPEEK;不锈钢/GFER的接触表面出现了大面积的涂抹与擦伤,且磨损程度要大于不锈钢/CFRPEEK;不锈钢316L的耐腐蚀性优于9Cr18Mo。由此可知,316L/CFRPEEK较适合作为低速大扭矩海水液压马达的摩擦副材料。     

空心阴极与多弧离子镀TiN涂层高速钢摩擦磨损特性的比较研究

本文用空心阴极和多弧离子镀方法在高速钢基体材料上制备了TiN涂层，研究评价了其摩擦磨损性能，并与刀具切削性能进行对比。结果表明：TiN涂层的摩擦磨损性能优于基体材料。从摩擦磨损机制上探讨了经TiN涂层的高速钢刀具比非涂层的刀具使用寿命明显延长，加工质量明显提高的原因。     

多界面CrN/CrAlN涂层在海水环境中的腐蚀磨损性能研究

目的 通过多界面结构CrN/CrAlN涂层来提高316不锈钢在海水中的耐腐蚀磨损性能.方法 采用多弧离子镀技术在316不锈钢基底表面制备CrAlN单层和CrN/CrAlN多层涂层.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)等设备表征涂层的微观结构和相组成;借助纳米压痕仪及划痕仪分别测...